(57)【要約】【目的】  軟磁気特性の異なるコアを組み合わせた複合コアにおけるコア構成により、圧粉コアの成形性，生産性を向上させた薄型のコイル部品の提供を目的とする。【構成】  中脚１１と側脚１２と前記脚が立設する底板１３から構成するコイル装着コア１０と前記コイル装着コア１０の各脚先端に当接する平板状のＩコア１５とコイル２０より構成する。コイル装着コア１０はＩコア１５より抵抗率が高い軟磁性材からなり、軟磁気特性の異なるコアを組み合わせた複合コアを使用し、コイル２０の端末２１が接続する回路側にコイル装着コア１０の底板１３を位置させる。なお、コイル装着コア１０の軟磁性材はソフトフェライトコア、単純形状のＩコア１５を金属軟磁性材からなる圧粉コアより構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル装着部の中脚と側脚と前記脚が立設する底板とからなるコイル装着コアと該コイル装着コアの各脚先端に対向する平板状のＩコアと前記コイル装着コアの中脚に装着するコイルからなるコイル部品において、前記コイル装着コアとＩコアは異なる軟磁性材からなり、コイル装着コアはＩコアより高い抵抗率を有す軟磁性材であって、かつ、コイル装着コアの底板を取付設置側としたことを特徴とする複合コアを用いたコイル部品。
【請求項２】
コイル装着コアは抵抗率が１０３Ω・ｍ以上のソフトフェライトコア、平板状のＩコアは軟磁性金属からなるプレス成形による圧粉コア、あるいは、軟磁性金属粒子間を樹脂で結合した成形コアであることを特徴とする請求項１記載の複合コアを用いたコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気電子回路に用いられるチョークコイル、インダクタとして用いられるコイル部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコイル部品であるチョークコイルは、図４に示すように絶縁被膜を施した平角線からなるコイル５３とＥコア５１とＩコア５２を組み合わせて構成され、前記Ｅコア５１およびＩコア５２の軟磁性材としては一般的に安価なソフトフェライトが使用されていた。
【０００３】
近年では、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電気電子回路の薄型化に伴い、チョークコイルに対する低背型化の要求が著しく、従来のチョークコイルのコア材であるソフトフェライトは、飽和磁束密度が低く、低背のチョークコイルとしたために、コアの断面積が減少し、それによりコアの磁気飽和値も低下し、チョークコイルとしての直流重畳特性を低下させるという問題を発生させていた。
【０００４】
上記問題を解決する技術として、図５に示すＥコア５６に飽和磁束密度の大きな軟磁性金属材の圧粉コアを用い、またＩコア５７に透磁率の高いソフトフェライトコアを使用することにより、チョークコイルの直流重畳特性の低下を防止し、形状の小型化を可能としたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５７０５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された圧粉コアとソフトフェライトコアの組み合わせからなるチョークコイルは製法上の問題を持ち、そのためにチョークコイルとしての価格低減が抑制されていた。その問題とは、図５に示すＥコア５６である圧粉コアはプレス成形時の成形密度を極めて高くしなければならず、前記プレス圧力は軟磁気的特性の優れたＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系，Ｆｅ−Ｎｉ系の場合には、通常５００〜１５００ＭＰａの高圧力を必要とした。なお、ソフトフェライトコアのプレス圧力は最大でも２００ＭＰａ程度でよい。
【０００７】
ソフトフェライトコアの場合、プレス成形後の焼結によって成形コアが収縮した後に、最終的なコア寸法およびコア密度となる。一方、圧粉コアは、プレス成形後にアニールをおこなうが、これは成形時の歪除去が目的であり、また前記アニールによりコア密度が大きく向上するものではなく、そのためにプレス成形時に必要なコア密度を得るため、高圧力のプレス成形が必要であった。
【０００８】
前記のプレス圧力が高いことにより、圧粉コアで複雑なコア形状を得ることは困難な点が多く、特許文献１に開示された略Ｅ形のコアのような複雑形状は、金型に大きな応力が加わり、特にコーナー部分に過大な応力が発生し、その結果、金型破損の発生率が著しく上がり、そのために、必要以上の金型肉厚，金型償却の短期間化等による金型費用の肥大化により、圧粉コアの価格低減を阻害していた。
【０００９】
本発明は上記問題を鑑み、複合コアの構成を最良とし、前記コア構成により圧粉コアのプレス成形の問題を解決し、量産性に優れた大電流に対応した低背型のコイル部品の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、コイル装着部の中脚と側脚と前記各脚が立設する底板とからなるコイル装着コアと該コイル装着コアの各脚先端に対向する平板状のＩコアと前記コイル装着コアの中脚に装着するコイルからなるコイル部品において、前記コイル装着コアとＩコアは異なる軟磁性材からなり、コイル装着コアはＩコアより高い抵抗率を有す軟磁性材であって、かつ、コイル装着コアの底板を取付設置側とした複合コアを用いたコイル部品である。
【００１１】
また本発明に係る上記コイル装着コアは抵抗率が１０３Ω・ｍ以上のソフトフェライトコア、平板状のＩコアは軟磁性金属からなるプレス成形による圧粉コア、あるいは、軟磁性金属粒子間を樹脂で結合した成形コアである複合コアを用いたコイル部品である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコイル部品は、複合コアにおける圧粉コアを低圧あるいは常圧下で成形可能な形状および該コア形状を用いたコア構成とすることにより、コイル部品としての直流重畳特性を向上させるとともに、圧粉コアのプレス成形の改善がはかれ、金型に関する費用の削減および生産性を向上したコイル部品の提供を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明のコイル部品の実施例を示す分解斜視図である。図２は本発明のコイル部品に係る複合コアのコア構成を説明する模式図である。
【００１４】
本発明のコイル部品は、中脚１１と側脚１２と前記脚が立設する底板１３から構成するコイル装着コア１０と前記コイル装着コア１０の各脚先端に当接する平板状のＩコア１５とコイル２０より構成するものであって、前記コイル装着コア１０はＩコア１５より抵抗率が高い軟磁性材からなり、軟磁気特性の異なるコアを組み合わせた複合コアを使用し、コイル２０の端末２１が接続する回路側にコイル装着コア１０の底板１３を位置させた。抵抗率の高いコイル装着コア１０をコイル端末２１および回路取付側にすることにより、コア外装の絶縁処理の未実施、あるいは、コア外装の絶縁処理の薄厚化がおこなえ、コイル部品の肥大化を抑制することができ、回路パターン上あるいは回路の導電素子に対して、密着あるいは近接として本発明のコイル部品配置をできるため、回路における部品の集積性を高めることができる。
【００１５】
上記、複合コアの一方をなすコイル装着コア１０の軟磁性材は、ソフトフェライトを用いるのが最も好ましく、複雑形状のコアを生産することは従来技術の範疇であり、図１に示すコイル装着コア１０などは生産上、特に問題を発生させるものではない。また、Ｎｉ−Ｚｎ系ソフトフェライトは抵抗率が高く、コア外装を絶縁処理することなく使用可能であり、また、Ｍｎ−Ｚｎ系ソフトフェライトも、近年は高抵抗率材の開発が進み、Ｎｉ−Ｚｎ系ソフトフェライトの高抵抗率にはおよばないものの、１０３Ω・ｍ以上の抵抗率を有すことができ、数Ｖ程度の回路に対しては十分に使用可能であり、さらに薄厚の絶縁処理をおこなうことにより、５０Ｖ程度の回路に対して充分な絶縁を確保することができる。
【００１６】
また、図１のＩコア１５を金属軟磁性材からなる圧粉コアより構成することにより、形状が単純であるため、プレス成形圧の軽減、該成型圧低減による金型耐力の低減，金型設計の難度低下が可能となり、金型費が低減できると伴に、コアの生産性も著しく向上できる。
【００１７】
また、本発明に係る複合コアのＩコア１５を軟磁性金属材で構成する理由は、上記で述べた軟磁性金属材からなる圧粉コアの透磁率は最大でも１００程度であり、ソフトフェライトの透磁率が数百から数千という値に比べれば大変低いものである。図２は本発明に係る複合コアのコア構成を示す模式図であり、本発明のように透磁率の異なる２材質を組み合わせた複合コアにおいて、磁路の各部のコア断面積が同一である場合、磁気抵抗の概念から複合コアの合成透磁率μeは次式で与えられる。
μe：合成透磁率，Ｌ１：ソフトフェライトコアの磁路長，Ｌ２：圧粉コアの磁路長，μ１：ソフトフェライト材の透磁率，μ２：圧粉コア材の透磁率。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
ここで、ソフトフェライト材の透磁率μ１が圧粉コア材の透磁率μ２に比べて十分に大きい値であるとすると、数式１は次式のように近似できる。
【００２０】
【数２】
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【００２１】
数式２より、透磁率の低い圧粉コアの磁路長Ｌ２が小さいほど複合コア全体の合成透磁率μｅは大きくなる。すなわち、磁路長の短いＩコア３２を圧粉コアとすることで複合コアの合成透磁率を大きくすることができ、例えば圧粉コアの透磁率が低くても複合コアとしての合成透磁率μｅを大きくすることが可能なことを示し、Ｉコア３２を低圧力あるいは常圧下で、軟磁性金属粒子を樹脂で結合させ成形体とした低透磁率の樹脂成形コアであっても、複合コアとしての透磁率を高くすることができ、コイル部品としてのインダクタンスを高く得ることができる。
【００２２】
前記の軟磁性金属粉末を樹脂で固めてコアとする成形方法は、押し出し法、カレンダーロール法があり、該製造法により薄いシートを成形し、該シートを切断あるいは打抜いて本発明に係るＩコアを得ても良い。
【００２３】
なお、特許文献１に開示された複合コアは、磁路長の長い略Ｅコアが圧粉コアであるため、プレス成形圧を高くして略Ｅコアの透磁率を高く得ることにより、前記略Ｅコアを使用した複合コアの合成透磁率を高めることができており、本発明に係るＩコアのプレス成形より、プレス成形機，金型の費用は高く、生産性も低いものである。
【実施例１】
【００２４】
図１に示すコイル部品を使用して第１の実施例を説明する。コイル装着コア１０とＩコア１５を組み合わせた複合コアの寸法は１２×１２×高さ３（ｍｍ）、幅２×厚さ０．２（ｍｍ）の平角導線で４．５ターンのコイル２０とし、前記仕様を共通条件として本発明の効果を確認した。
【００２５】
本発明の実施例である本発明例１は、コイル装着コア：Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコア，Ｉコア：Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金圧粉コアで各コアを構成し、直流重畳特性を測定した。該測定時に、複合コアの構成および材質を従来技術であるコイル装着コア：Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコア，Ｉコア：Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコア（比較例１）、コイル装着コア：Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金圧粉コア，Ｉ型コア：Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコア（比較例２）、コイル装着コア：Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金圧粉コア，Ｉ型コア：Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金圧粉コア（比較例３）として、比較測定もおこなった。図３と表１に測定結果を示す。
【００２６】
なお、コイル装着コアおよびＩ型コアをＮｉ−Ｚｎ系フェライトコアとした比較例１は、無負荷時（０Ａ）のインダクタンス値を本発明例１に近似させるため、０．１５ｍｍのスペーサをコイル装着コアとＩコア間に設けギャップを施した。また、本実施例におけるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金圧粉コアは、８００Ｍｐａでプレス成形したものを使用した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
実施例１に用いたコイル２０の直流抵抗値は６．０ｍΩであり、発生する銅損による温度上昇と冷却条件より最大で１０Ａ程度の電流を連続して流すことが可能である。図３より、比較例２は１０Ａを超える領域で本発明例１を上回っているが、コイル部品として使用できる１０Ａまでの領域では、本発明例１のインダクタンス値が高く、コイル部品として最適であることを示している。
【００２９】
なお本発明の実施例では、２つの側脚と中央脚を有すコイル装着コアであるが、該コイル装着コアは、平板状のＩコアに組み合う形状であればよく、特に形状を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のコイル部品の実施例を示す分解斜視図である。
【図２】本発明のコイル部品に係る複合コアのコア構成を説明する模式図である。
【図３】本発明のコイル部品の実施例１の直流重畳特性図である。
【図４】従来技術のコイル部品の外形図である。
【図５】別の従来技術のコイル部品の外形図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０：コイル装着コア
１１：中脚
１２：側脚
１３：底板
１５：Ｉコア
２０：コイル
２１：コイル端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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